促进水稻抽穗的QTLqHD1b及其应用制造技术

本发明专利技术公开了促进水稻抽穗的QTL qHD1b及其应用。以中恢8015为受体，普通野生稻为供体得到的IL7391与ZH8015回交所建BC5F

【技术实现步骤摘要】
促进水稻抽穗的QTL qHD1b及其应用


[0001]本专利技术属于分子生物学和植物遗传育种领域，具体地说，涉及一种促进水稻抽穗的QTL qHD1b 及其应用。

技术介绍

[0002]水稻(Oryza sativa L.)是世界上一半以上人口的主食。抽穗期是植物从营养阶段过渡到生殖阶段的重要标志。开花过程受光周期、温度和植物激素水平等多种内外信号调控。植物在其繁殖过程中，在适当的时间精确地开花的能力取决于对昼长和温度的季节变化的精准监测(Brambilla andFornara 2013；Zhou et al.2021)。植物通过感知光信号和生物钟变化来整合细胞计时系统，确定光周期的动态变化，精确控制开花时间(Wei et al.2020)。例如，水稻在短日照(SD)条件下的抽穗期明显早于长日照(LD)条件下的抽穗期。
[0003]水稻抽穗期是定量遗传的，利用种间杂交获得的不同作图群体进行了大量与抽穗期相关的 QTL定位(Zhou et al.2021；Wei et al.2020；Matsubara and Yano 2018)。根据水稻在线数据 (http://www.ricedata.cn/ontology/)，目前已鉴定出191个抽穗期QTL/基因。其中，已克隆出15个来自水稻品种间自然变异的QTL，如Hd1、Ehd1、Ghd7、DTH8/Ghd8、Hd6、Hd16/EL1、DTH3/OsMADS50、 Hd3a、Hd17/OsELF3和DTH2(Yano et al.2000；Doi et al.2004；Xue et al.2008；Wei et al.2010；Ogisoet al.2010；Hori et al.2013；Bian et al.2011；Kojima et al.2002；Matsubara et al.2012；Wu et al.2013)。这些基因的克隆揭示了水稻光周期开花的两个主要通路:Hd1
‑
Hd3a通路和Ghd7
‑
Ehd1
‑
Hd3a/RFT1 通路(Matsubara and Yano 2018)。
[0004]Hd1是首个克隆的水稻抽穗期QTL，编码拟南芥CONSTANS基因的同源基因，该基因在SD和 LD条件下分别通过调控Hd3a来促进和抑制开花(Yano et al.2000)。Ghd7编码一个CCT结构域蛋白，是Ehd1表达的强阻滞剂，在LD条件下导致晚开花(Xue et al.2008)。DTH8/Ghd8编码 CCAAT
‑
box
‑
binding转录因子的一个假定的HAP3亚基，在LD条件下下调Ehd1和Hd3a的转录(Wei etal.2010)。Hd6编码酪蛋白激酶II的α亚基，在LD条件下通过Hd1间接抑制开花，引起强烈的光周期反应(Ogiso et al.2010)。Hd16通过特异性磷酸化Ghd7来抑制开花(Hori et al.2013)，而Hd17/OsELF3 在SD和LD条件下通过抑制Ghd7转录本来发挥开花启动子的作用(Matsubara et al.2012)。此外，研究还发现，Ehd1编码一个b型响应调控因子，该调控因子通过激活成花素的表达来促进开花，尤其是在SD条件下(Doi et al.2004)。有趣的是，Ehd1同时受到多种基因的正向和负向调控，包括被Ghd7、 DTH8/Ghd8和Hd16下调(Xue et al.2008；Wei et al.2010；Hori et al.2013)；被Ehd2、Ehd3、Ehd4、 DTH3/OsMADS50和qHd1/OsMADS51上调(Bian et al.2011；Matsubara et al.2008；Matsubara et al. 2011；Gao et al.2013；Chen et al.2018)。Ehd1通路的几个调控因子，如DTH7/Ghd7.1/OsPRR37、 DTH8/Ghd8和Hd16，都需要一个功能性的Hd1来抑制LD条件下的开花(Du et al.2017)。最近一项研究表明，Hd1与Ghd7和DTH8直接相互作用调控水稻开花(Zong et al.2020)。此外，最近还发现了一些QTL/基因，其中包括qHD19，其是位于水稻第5
染色体上的QTL，负责延迟抽穗(Yang et al. 2020)；qHd2
‑
1在LD条件下诱导开花，定位于第2染色体的105kb区间(Xu et al.2020)；以及Ef
‑
cd，它编码从开花激活因子OsSOC1位点反义链转录的一长串非编码RNA，并在不显著影响产量的情况下促进开花(Fang et al.2019)。然而，这些研究尚不足以清楚地阐释水稻抽穗期的调控机制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种促进水稻抽穗的QTL qHD1b及其应用。
[0006]本专利技术的另一目的是提供水稻基因LOC_Os01g11940、LOC_Os01g11946、LOC_Os01g11952、 LOC_Os01g11960、LOC_Os01g12080及其应用。
[0007]为了实现本专利技术目的，本专利技术以中恢8015为受体，普通野生稻为供体得到的IL7391与ZH8015 回交所建BC5F
2:3
群体为材料，将影响水稻抽穗期的QTL qHD1b精细定位到标记INDEL4和RM10390 之间112.7
‑
kb的区间内。分析表明，qHD1b区间内包含5个可能的候选基因(LOC_Os01g11940、 LOC_Os01g11946、LOC_Os01g11952、LOC_Os01g11960、LOC_Os01g12080)，其中LOC_Os01g11940 预测编码一个FT
‑
Like家族蛋白，是最有可能的候选基因。
[0008]第一方面，本专利技术提供一种促进水稻抽穗的QTL qHD1b(即影响水稻抽穗期的QTL qHD1b)，所述QTL qHD1b位于水稻第1染色体标记INDEL4和RM10390之间112.7
‑
kb的区间内。
[0009]其中，用于扩增标记INDEL4的正向引物和反向引物序列分别为SEQ ID NO:39和40；用于扩增标记RM10390的正向引物和反向引物序列分别为SEQ ID NO:41和42。
[0010]第二方面，本专利技术提供所述QTL qHD1b的以下任一应用：
[0011](1)调控植物生长发育；
[0012](2)促进植物长短日照条件下抽穗；
[0013](3)植物品种改良；
[0014](4)制备转基因植物；
[0015](5)促进水稻基因Ehd1、OsMADS14、OsMADS15、Hd3a和RFT1的表达；
[0016](6)改良与水稻产量相关的农艺性状，包括但不限于提高水稻千粒重、增加粒长；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.促进水稻抽穗的QTL qHD1b，其特征在于，所述QTL qHD1b位于水稻第1染色体标记INDEL4和RM10390之间112.7
‑
kb的区间内；其中，用于扩增标记INDEL4的正向引物和反向引物序列分别为SEQ ID NO:39和40；用于扩增标记RM10390的正向引物和反向引物序列分别为SEQ ID NO:41和42。2.权利要求1所述QTL qHD1b的以下任一应用：(1)调控植物生长发育；(2)促进植物长短日照条件下抽穗；(3)植物品种改良；(4)制备转基因植物；(5)促进水稻基因Ehd1、OsMADS14、OsMADS15、Hd3a和RFT1的表达；(6)改良与水稻产量相关的农艺性状，包括提高水稻千粒重、增加粒长；所述调控为正调控；优选地，所述植物为禾本科植物，更优选水稻。3.与权利要求1所述QTL qHD1b紧密连锁的分子标记，其特征在于，包括75个SNP标记SNP1～SNP75和10个InDel标记InDel1～InDel10；其中，SNP1～SNP3分别位于水稻基因LOC_Os01g11946 CDS序列第56bp、876bp和1915bp，多态性分别为T/C、A/T和G/A；SNP4～SNP12分别位于水稻基因LOC_Os01g11952 CDS序列第91bp、178bp、484bp、810bp、1051bp、1215bp、1550bp、2116bp和2276bp，多态性分别为C/T、G/A、G/A、A/G、C/G、C/T、C/G、C/T和A/C；SNP13～SNP15分别位于水稻基因LOC_Os01g11960 CDS序列第807bp、851bp和920bp，多态性分别为G/A、G/T和T/C；SNP16～SNP18分别位于水稻基因LOC_Os01g12080 CDS序列第475bp、548bp和689bp，多态性分别为C/T、A/C和C/T；SNP19～SNP34分别位于水稻基因LOC_Os01g11940 ATG起始密码子上游第
‑
68、
‑
176、
‑
198、
‑
222、
‑
276、
‑
399、
‑
475、
‑
640、
‑
700、
‑
866、
‑
1031、
‑
1194、
‑
1199、
‑
1242、
‑
1253和
‑
1258bp，多态性分别为G/C、G/C、A/G、G/A、C/T、G/A、G/C、A/G、T/G、C/T、T/G、C/T、C/T、T/C、A/G和T/G；SNP35～SNP37分别位于水稻基因LOC_Os01g11946 ATG起始密码子上游第
‑
7bp、
‑
313bp和
‑
1041bp，多态性分别为A/C、C/T和C/T；SNP38～SNP57分别位于水稻基因LOC_Os01g11952 ATG起始密码子上游第
‑
42bp、
‑
323bp、
‑
378bp、
‑
385bp、
‑
476bp、
‑
591bp、
‑
595bp、
‑
609bp、
‑
616bp、
‑
630bp、
‑
656bp、
‑
704bp、
‑
707bp、
‑
753bp、
‑
897bp、
‑
926bp、
‑
961bp、
‑
1009bp、
‑
1030bp和
‑
1065bp，多态性分别为G/T、T/G、A/C、A/C、G/A、T/C、T/A、T/C、G/A、C/T、G/A、T/C、T/C、C/T、C/T、G/A、G/A、T/C、T/C和C/T；SNP58～SNP73分别位于水稻基因LOC_Os01g11960 ATG起始密码子上游第
‑
82bp、
‑
184bp、
‑
191bp、
‑
627bp、
‑
659bp、
‑
741bp、
‑
767bp、
‑
838bp、
‑
870bp、
‑
889bp、
‑
907bp、
‑
920bp、
‑
988bp、
‑
1219bp、
‑
1352bp和
‑
1433bp，多态性分别为G/C、G/T、C/T、A/C、A/G、A/T、C/T、C/T、G/A、T/C、A/G、T/C、T/G、A/G、T/C和A/G；SNP74～SNP75分别位于水稻基因LOC_Os01g12080 ATG起始密码子上游第
‑
106bp和
‑
333bp，多态性分别为A/G和A/G；InDel1位于水稻基因LOC_Os01g11946 ATG起始密码子上游第
‑
42～
‑
44bp，多态性为
‑‑‑
/GAG；InDel2位于水稻基因LOC_Os01g11952 ATG起始密码子上游第
‑
370～
‑
378bp，多态性为
‑‑‑‑‑‑‑‑
/ACCCCCCC；
NDel3位于水稻基因LOC_Os01g11952 ATG起始密码子上游第
‑
486～
‑
487bp，多态性为
‑‑
/GT；InDel4位于水稻基因LOC_Os01g11952 ATG起始密码子上游第
‑
544～
‑
566bp，多态性为TATTTGATATTCAAAAGCACAGA/
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
；InDel5位于水稻基因LOC_Os01g11952 ATG起始密码子上游第
‑
871～
‑
889bp，多态性为
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
/GTTTCCGACTTTTTATTTG；InDel6位于水稻基因LOC_Os01g11952 ATG起始密码子上游第
‑
877bp，多态性为
‑
/T；InDel7位于水稻基因LOC_Os01g11960 ATG起始密码子上游第
‑
439bp，多态性为
‑
/T；InDel8位于水稻基因LOC_Os01g11960 ATG起始密码子上游第
‑
502～
‑
503bp，多态性为
‑‑
/AA；InDel9位于水稻基因LOC_Os01g11960 ATG起始密码子上游第
‑
1003bp，多态性为
‑
/A；InDel10位于水稻基因LOC_Os01g1208...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玮勋，程式华，刘嶺，曹立勇，张迎信，占小登，杨正福，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：